Lot paraboliczny
Paraboliczny lot jest specjalny manewr lotu, w którym samolot opisuje się trajektorii paraboli , który jest otwarty na powierzchni ziemi . Celem tego manewru jest osiągnięcie stanu nieważkości lub symulacja zmniejszonej grawitacji, np. B. grawitacja księżyca lub Marsa. W praktyce zwykle wykonuje się od 5 do 30 parabol pod rząd.
Podczas rozpoczynania wznoszenia, jak również podczas nurkowania, w samolocie występuje prawie dwukrotnie większa grawitacja , składająca się z grawitacji i siły bezwładności , która jest mniej więcej tak silna . Jest to również znane jako hipergrawitacja. Koncepcja lotu parabolicznego została opracowana w 1950 roku w USA przez Fritza Habera i Heinza Habera .
procedura
Aby się do tego przyzwyczaić, można latać bardziej płaskimi parabolami, które symulują siłę grawitacji na powierzchni Marsa (0,38 g) lub Księżyca (0,16 g), zanim stanie się nieważkość w kilku lotach przypominających falę.
- Maszyna najpierw leci poziomo z maksymalną prędkością około 800 km/h lub 220 m/s. W pierwszej fazie wznosi się, aż do osiągnięcia kąta nachylenia 47°. W tej fazie maszyna ma około dwukrotnie większe przyspieszenie od grawitacji . Pozioma składowa prędkości, podobnie jak pionowa, wynosi około 550 km/h lub 150 m/s.
- W drugiej fazie, fazie przejściowej, która trwa zwykle około 5 sekund, silniki są dławione tak, że ciąg tylko kompensuje opór powietrza i samolot zwalnia. W tej fazie można odczuć znaczny spadek grawitacji, podobnie jak przy inicjowaniu podejścia do lądowania w normalnym locie.
- Trzecia faza to rzeczywisty lot paraboliczny. Pilot popycha drążek sterowy lekko do przodu tak, że maszyna porusza się po paraboli trajektorii . Pasażerowie w środku są teraz w dużej mierze nieważcy ( mikrograwitacja ). Maszyna początkowo wznosi się ze zmniejszającą się prędkością pionową i malejącym kątem, aż do osiągnięcia maksymalnej wysokości, w zależności od typu samolotu, około 7000 do 8500 m (23 000-28 000 stóp). Następnie maszyna ponownie tonie z rosnącą prędkością pionową. Ruch pionowy w połączeniu z prędkością lotu jest jak swobodny spadek w całej III fazie . Czas trwania nieważkości wynosi średnio około 22 sekundy, co odpowiada pionowej prędkości początkowej lub końcowej około 108 m/s lub 390 km/h i różnicy wysokości prawie 600 m.
- W fazie czwartej (kolejna faza przejściowa) pilot wywiera nieważkość równomiernie przy kącie pochylenia orbity około -45 °, tak aby wszyscy w kabinie mogli łagodnie powrócić na ziemię.
- W piątej fazie nurkowanie jest teraz przechwytywane przez pociągnięcie windy, a silniki są ponownie uruchamiane. Znowu jest około 2 g. Ten proces trwa 20 sekund.
Po około dwuminutowej przerwie w locie poziomym rozpoczyna się kolejna parabola.
Wpływ medyczny
Przez przyspieszenie i strome loty Wysyłaj do mózgu informacje o oczach i narządach równowagi , treści nie pasują do siebie. Niektórzy ludzie reagują na gwałtowną zmianę grawitacji podczas lotu parabolicznego nudnościami lub wymiotami . Dlatego przed takim lotem podaje się leki przeciwwymiotne , najczęściej skopolaminę . Ze względu na nieprzyjemne objawy, jakich doświadcza wielu uczestników, samoloty wykorzystywane do takich lotów są czasami nazywane „Kotzbomber”. Amerykańska agencja kosmiczna NASA nazywa swój KC-135 , który jest używany do lotów parabolicznych, „Vomit Comet”.
Aplikacje
- Testowanie urządzeń, które mają pracować w kosmosie w stanie nieważkości. Płomienie, ciecze, gazy, piasek i inne materiały czasami zachowują się zupełnie inaczej w warunkach nieważkości niż na ziemi.
- Eksperymenty naukowe dotyczące dynamiki płynów , materiałoznawstwa lub chemii w stanie nieważkości.
- Eksperymenty biologiczne nad grawitaksją .
- Symulacja zmniejszonej grawitacji, takiej jak na Księżycu lub na Marsie.
- Niektóre sceny kosmiczne z filmu Apollo 13 zostały nakręcone podczas lotów parabolicznych, aby naśladować nieważkość panującą w kosmosie.
- Lot paraboliczny może spowodować, że samolot osiągnie wysokość, na której nie może utrzymać się na stałe z powodu niewystarczającego ciśnienia powietrza. W ten sposób w 1977 roku sowiecki MiG-25 ustanowił rekord świata dla samolotów odrzutowych na dużych wysokościach. Samolot osiągnął wysokość 37,65 km.
Odpowiednie typy samolotów
W zasadzie parabolami można latać dowolnym samolotem. Stosowane są jednak głównie nieznacznie zmodyfikowane duże samoloty odrzutowe. Korzystne jest posiadanie dużej przestrzeni wewnętrznej, która zapewnia wystarczająco dużo miejsca do eksperymentów i swobodnego pływania. Przykładami są Ił-76 w rosyjskiej agencji kosmicznej, KC-135 , C9-B w NASA i A300 ZERO-G w ESA .
Loty paraboliczne można wykonywać także małymi samolotami, a nawet szybowcami. Ale swobodne pływanie jest możliwe tylko w ograniczonym zakresie ze względu na brak miejsca. Maksymalny czas w stanie nieważkości określa maksymalna dopuszczalna prędkość samolotu.
literatura
- Hans-Erhard Lessing: Pionierzy z Mannheim , Wellhöfer-Verlag, Mannheim 2007
- Novespace, Parabolic Flights and Microgravity, Podręcznik użytkownika 7 lipca 2004 r.
- Novespace, Parabolic Flight Campaign with A300 ZERO-G, Instrukcja obsługi 5 lipca 1999 r.
linki internetowe
- Lot paraboliczny: informacje z DLR
- O NASA C9-B
- Strona zespołu Purdue University ze zdjęciami, filmami i informacjami o lotach
- Firma operacyjna A300 Zero-G
Indywidualne dowody
- ^ Fritz Haber, Heinz Haber: Możliwe metody wytwarzania stanu wolnego od grawitacji do badań medycznych . W: Czasopismo Medycyny Lotniczej . 21 (5), 1950, s. 395-400. PMID 14778792 . Podsumowanie i klasyfikacja historyczna w: Mark R. Campbell: Klasyka medycyny kosmicznej. Możliwe metody wytwarzania stanu bez grawitacji do badań medycznych . W: Lotnictwo, Kosmos i Medycyna Środowiskowa . 80 (12), 2009, s. 1077. doi : 10.3357 / ASEM.26010.2009 . PMID 20027862 .